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1、海洋渗透能,2013115121姜轶翔,定义,海洋渗透能（又称盐度梯度能）是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能。主要存在于河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用渗透能。海洋渗透能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。,基本原理,如果有两种盐溶液，一种溶液中盐的浓度高，一种溶液的浓度低，那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后，会产生渗透压，水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水，而海洋中存在的是咸水，两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口，淡水的水压比海水的水压高，如果在入海口放置一个涡轮发电机，淡水和海
2、水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。,中国长江入海口,目前，日本、美国、瑞典等沿海发达国家做了许多积极探索，已经提出多种盐差发电方案，主要的可分为:渗透压法渗析电池法蒸汽压法其中渗透压式方案最受重视。,渗透压法发电原理,目前的海水发电方法主要为“渗透法”。所谓“渗透法”，就是使用增压方法，加速海水渗透过程。如果在河流的入海口使用一种大型单向渗透薄膜，将河水与海水分开的话，就能获得巨大的海水渗透压，推动巨型涡轮机发电。渗透压式盐差能发电系统的关键技术是膜技术和膜与海水介面间的流体交换技术。渗透压法目前主要分为两种：水压塔渗透压系统强力渗压系统,水压塔渗透压系统,系统组成：压塔渗透压系统主要由水
3、压塔、半透膜、海水泵、水轮机一发电机组等组成。其中水压塔与淡水问由半透膜隔开，而塔与海水之间通过水泵连通。系统的工作过程：先由海水泵向水压塔内充入海水。这时，由于渗透压的作用，淡水从半透膜向水压塔内渗透，使水压塔内水位上升。当塔内水位上升到一定高度后，便从塔顶的水槽溢出，冲击水轮机旋转，带动发电机发电。为了使水压塔内的海水保持一定的盐度、必须用海水泵不断向塔内打入海水，以实现系统连续工作，除去海水泵等的动力消耗，系统的总效率约为20左右。,水压塔渗透压系统,强力渗压系统,系统构成：强力系统的能量转换方法是在河水与海水之间建两座水坝分别称为前坝和后坝，并在两水坝之间挖一个低于海平面约200米的水
4、库。前坝内安装水轮发电机组，使河水与低水库相连，而后坝底部则安装半透膜渗流器，使低水库与海水相通。系统的工作过程：当河水通过水轮机流进低水库时，冲击水轮机旋转并带动发电机发电。同时，低水库的水通过半透膜流入海中，以保持低水库与河水之间的水位差。理论上这一水位差可以达到240m。但实际上要在比此压差小很多时，才能使淡水顺利通过透水而不透盐的半透膜直接排人海中。此外，薄膜必须用大量海水不断地冲洗才能将渗透过薄膜的淡水带走，以保持膜在海水侧的水的盐度，使发电过程可以连续。,强力渗压系统,国内外盐差发电的研究,自60年代，特别是70年代中期以来，世界许多发达工业国家，如美国、日本、英国、法国、俄罗斯、
5、加拿大和挪威等对海洋能利用都非常重视，投入了相当多的财力和人力进行研究。在对诸项海洋能源的研究中，对海洋渗透能的探索相对要晚一些，规模也不大。最早是1973年由以色列科学家洛布(Loeb）提出并展开实验工作；以后，美国、瑞典、日本等国相继开始了这方面的研究，并制成实验发电装置。挪威可再生能源公司斯塔克拉夫特（Statkraft）从1997年开始研究盐差能利用装置，2003年建成世界上第一个专门研究海洋渗透能的实验室，2008年在奥斯陆峡湾设计并建成了世界上第一座渗透发电站，设计者计划用5年的时间，使得该发电站发出来的电力可以满足一个小镇的照明和取暖需求。据挪威能源集团的负责人巴德米克尔森估计，
6、利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。,日前，世界上第一座渗透发电站在挪威建成投产。挪威可再生能源公司斯塔克拉夫特（Statkraft）已经在奥斯陆峡湾建造了一座标准的渗透发电站。设计者计划用5年的时间，使得该发电站发出来的电力可以满足一个小镇的照明和取暖需求。据挪威能源集团的负责人巴德米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。,我国于1979年开始这方面的研究，1981年发表第一篇科研论文，1985年7月14日在西安采用半渗透膜，研制成干涸盐湖盐差发电实验室置，半透膜面积为14。试验中溶剂(淡水)向溶液(浓盐水)渗透，溶液水柱升高
7、10m，水轮机发电机组电功率为0.9-1.2瓦。西安冶金建筑学院于1985年对水压塔系统进行了试验研究。上水箱高出渗透器约10m，用30公斤干盐可以工作814小时，发电功率为0.91.2W。显然我国盐差能发电研究尚处在初期阶段。从全球情况来看，盐差能发电的研究都还处于不成熟的规模较小的实验研究阶段，但随着对能源的越来越迫切的需求和各国政府及科研力量的重视，盐差能发电的研究将越来越深入，盐差能及其它海洋能的开发利用必将出现一个崭新的局面。,我国海洋渗透能能资源特点,1.地理分布不均。长江口及其以南的大江河口沿岸的资源量占全国总量的92.5%，理论总功率达1.156108kW，其中东海沿海占69%，理论功率为0.86108kW。2.沿海大城市附近资源最富集，特别是上海和广东附近的资源量分别占全国的59.2和20。3.资源量具有明显的季节变化和年际变化。一般汛期4-5个月的资源量占全年的60以上，长江占70以上，珠江占75以上。4.山东半岛以北的江河冬季均有1-3个月的冰封期，不利于全年开发利用。,THANK YOU ! !,
